原创 元器件的热损伤

元器件在电应力作用下，产生损伤的核心要素并非电流，而是热。datasheet上常见个指标__A@1ms，而这个安培数比Ir额定电流一般要大不少，就足以说明此问题了。

热损伤的来源是两个，一是EOS，二是环境温度和工作功率双重作用下导致的结温偏高。其原因是在电子产品中，与电流有关的失效，基本都属于热失效。电流过载，短时间内，局部导电介质上通过较大的电流，因为导通电阻的存在和作用，会消耗I²R大小的电功率，这些电功率转化成热量，热聚集一处不能被及时散掉，导致局部温度快速升高，过高的温度会烧毁导电铜皮、导线和器件本身。这就是电流过应力最终导致热失效的机理。

EOS又分为两种，一种是电压损伤（电流很小），其表现现象以击穿为主，烧焦的痕迹不明显。主要应力来源ESD和电路中的过压。这类损伤的器件以高阻特性的器件为主；

另一种EOS损伤是电流造成的损伤（大电流为主，同时伴随着电压），由于电流过载而器件不能及时散热所引起的器件烧毁。特征是有明显的烧毁痕迹（对非保护类器件），大部分为开路；而对保护类器件，如压敏电阻、TVS之类，表现为短路，特别严重的也会烧毁。

热损伤的第二种，是源于器件的负荷特性曲线特性和安全区降额不足导致的烧毁，特征为器件烧毁（对IC，可能会内部烧毁，外部特征不明显，但测试端口阻抗特性曲线表现为开路）。其机理为如（图1-1）的器件功率-温度特性曲线示例（横轴是工作环境的额定温度，纵轴是器件上消耗功耗与额定功率的百分比）。

图1-1 电子器件负荷特性曲线

由（图1-1）可以看出，在超过一定温度后，器件上所消耗电功率的大小在设计上应按一个斜率逐步递减。这个递减的斜率取决于电阻的散热能力，它是热阻的倒数。